Pronóstico de series temporales de datos estacionales utilizando métodos de aprendizaje automático
Autores: Kramar, Vadim; Alchakov, Vasiliy
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Pronóstico de series temporales de datos estacionales utilizando métodos de aprendizaje automático
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Software
Palabras clave
Modelos
Pronóstico
Series temporales
Variabilidad estacional
Sistemas de control automáticos
Aprendizaje automático
SARIMA
Suavizado Exponencial Holt-Winters
ETS
Prophet de Facebook
XGBoost
Memoria a Corto Plazo de Largo Plazo
Algoritmos de preprocesamiento de datos
Python
Conjuntos de datos de entrada
Sensores
Sistema de monitoreo
Conjuntos de datos históricos
Predicciones
Precisión
R-cuadrado
Control en tiempo real
Sistemas embebidos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Los modelos para predecir series temporales con variabilidad estacional pueden utilizarse para construir sistemas de control en tiempo real automáticos. Por ejemplo, predecir el flujo de agua en una planta de tratamiento de aguas residuales puede utilizarse para calcular el consumo óptimo de electricidad. El artículo describe un análisis de rendimiento de varios métodos de aprendizaje automático (SARIMA, Suavizado Exponencial de Holt-Winters, ETS, Facebook Prophet, XGBoost y Memoria a Corto Plazo de Largo Plazo) y algoritmos de preprocesamiento de datos implementados en Python. Se describe la metodología general de construcción de modelos y los requisitos de los conjuntos de datos de entrada. Todos los modelos utilizan datos reales de sensores del sistema de monitoreo. La novedad de este trabajo radica en un enfoque que permite utilizar conjuntos de datos de historial limitado para obtener predicciones con una precisión razonable. Los algoritmos implementados permitieron lograr una precisión de R-Cuadrado de más de 0.95. El tiempo de cálculo de pronóstico se minimiza, lo que puede utilizarse para ejecutar el algoritmo en sistemas de control en tiempo real y sistemas integrados.
Descripción
Los modelos para predecir series temporales con variabilidad estacional pueden utilizarse para construir sistemas de control en tiempo real automáticos. Por ejemplo, predecir el flujo de agua en una planta de tratamiento de aguas residuales puede utilizarse para calcular el consumo óptimo de electricidad. El artículo describe un análisis de rendimiento de varios métodos de aprendizaje automático (SARIMA, Suavizado Exponencial de Holt-Winters, ETS, Facebook Prophet, XGBoost y Memoria a Corto Plazo de Largo Plazo) y algoritmos de preprocesamiento de datos implementados en Python. Se describe la metodología general de construcción de modelos y los requisitos de los conjuntos de datos de entrada. Todos los modelos utilizan datos reales de sensores del sistema de monitoreo. La novedad de este trabajo radica en un enfoque que permite utilizar conjuntos de datos de historial limitado para obtener predicciones con una precisión razonable. Los algoritmos implementados permitieron lograr una precisión de R-Cuadrado de más de 0.95. El tiempo de cálculo de pronóstico se minimiza, lo que puede utilizarse para ejecutar el algoritmo en sistemas de control en tiempo real y sistemas integrados.